Sukarpenak: Mota, Aplikazioak eta Nola Funtzionatzen Dituzte

Vakuumo-pumpa bat da gas molekulak zeharkako kamarra edo kontanorekin kendu duena, osagaiko edo osoa den vakuumoa sortzeko. Vakuumo-pumpak askotan erabiltzen dira industrietan eta ikerketaren eremuetan, hala nola aeroespazioa, elektronika, metalurgia, kimika, medikuntza eta bioteknologia. Vakuumo-pumpak ere erabil daitezke aplikazioetan, hala nola paketeamendu vakuumoko, formazio vakuumoko, gainjartze vakuumoko, sekoitze vakuumoko eta filtratze vakuumoko.

Artikulu honetan azalduko dugu zer dira vakuumo-pumpak, nola egiten dituzte lan, zein diren euren ezaugarri nagusiak eta motak, eta zer diren erabilera arrunt batzuk.

Zer da vakuumo-pumpa?

Vakuumo-pumpa definitzen da gas molekulak kamarraren edo kontanorekin kendu dituen gailu gisa. Vakuumo-pumpak lortutako vakuumo-maila anitzeko faktoreen mendean dago, hala nola pumparen diseinua, gas-mota, kamarraren bolumena, gasaren tenperatura eta sistemaren ihardarapide.

Lehenengo vakuumo-pumpa Otto von Guerickek 1650ean izan zuen. Bere gailua hemisferio bikote baten bitartez erakutsi zuen, hemisferio horiek bere pumpak desvakumatu zituen eta ondoren elkarrekin lotu zituen. Erakusten zuen atmoaren presioak hemisferioak ezinezkoa egin zituela banandu, haien gainean eragiten zuelako. Geroago, Robert Boyle eta Robert Hooke Guerickeen diseinua hobetu zuten eta vakuumoen ezaugarriari buruzko esperimentuak egin zituzten.

Zein diren vakuumo-pumpen ezaugarri nagusiak?

Hiru ezaugarri nagusikoak karakterizatzen dute vakuumo-pumpa:

• Erakundeko presioa

• Vakuumo-maila

• Pumpatzeko abiadura

Erakundeko presioa

Erakundeko presioa pumparen irteera puntuan neurtutako presioa da. Berdina edo txikiagoa izan daiteke atmosferaren presioa. Vakuumo-pumpa desberdinak erakundeko presio desberdinekin kalifikatzen dira. Normalean, goi-vakuumo sortzeko pumpak erakundeko presio txikiagoa dute. Adibidez, 10-4 edo 10-7 Torr (presio-unitate bat) goi-vakuumo oso handi bat sortzeko, pumpak erakundeko presio oso txiki bat behar du.

Goi-vakuumo-pump batzuk erakundeko presio txiki bat mantentzeko laguntzaile-pumpa bat behar dute lehen hasi ahal izateko. Laguntzaile-pumpa beste motatako vakuumo-pumpa bat edo kompresagailu bat izan daiteke. Laguntzaile-pumpak sortutako presioa laguntzaile-presioa edo aurre-presioa deitzen da.

Vakuumo-maila

Vakuumo-maila vakuumo-pumpak kamarraren edo kontanorean sortu dezakeen presio minimoa da. Horrela ere ezagutzen da amaierako presioa edo oinarrizko presioa. Teoretikoki, ezinezkoa da kamarraren barnean absoluza vakuumoa (presio zeroa) sortzea, baina praktikan posible da 10-13 Torr edo gutxiago bezalako presio oso txiki bat sortzea.

Vakuumo-pumpak lortutako vakuumo-maila anitzeko faktoreen mendean dago, hala nola pumparen diseinua, gas-mota, kamarraren bolumena, gasaren tenperatura eta sistemaren ihardarapide.

Pumpatzeko abiadura

Pumpatzeko abiadura definizioz, pumpak gas molekulak kamarraren edo kontanorean emandako presio batera kendu dezaken arazo-kopurua da. Segundoetan litroetan (L/s), minutuetan kubikoetan peon (CFM) edo orduetan metro kubikoetan (m3/h) neurria unitateetan neurtzen da. Pumpatzeko abiadura sugekladura kapasitatea edo trinkotasuna ere deitzen zaie.

Pumpatzeko abiadura anitzeko faktoreen mendean dago, hala nola pumparen diseinua, gas-mota, pumparen sarrera eta irteera arteko presio aldea, eta konduktibitatea sistemaren.

Zein dira vakuumo-pumpen motak?

Askotan vakuumo-pumpa daude merkatuan. Bi kategori nagusietan sailkatu daitezke: posizio-desplazamenduko pumpak eta kinetiko pumpak.

Posizio-desplazamenduko pumpak

Posizio-desplazamenduko pumpak gas bolumen finko bat sarreran hartzen duten eta ondoren presio handiago batera konprimitzen duten gailuak dira. Osagaiko edo erdiko vakuumoak (10-3 Torr arte) sortu ditzakete. Posizio-desplazamenduko pumpen adibide batzuk dira:

• Rotary vane pumpak

• Piston pumpak

• Diafragma pumpak

• Screw pumpak

• Scroll pumpak

• Roots blowers

Rotary vane pumpak

Rotary vane pumpak posizio-desplazamenduko pumpen mota ohikoena dira.

Cilindro biribilaren eta radialki kokatutako vanen sistema bat osatzen dute. Vanek in-out mugitu egiten dute biribilak statorren barruan biratzen duenean. Vanek biribilaren eta statorren arteko espazioa zati batzuekin zatitzen dute, espazio horien bolumena aldaketatik pasatzen dute sarreratik irteerara. Zati bat sarreratik irteerara doan bitartean, gasa presio baxuan hartzen du eta ondoren presio handiago batera konprimitzen du irteerara eman baino lehen.

Rotary vane pumpak oli-sealed edo dry izan daitezke.

Oli-sealed rotary vane pumpak oli erabiltzen dute vanen eta statorren arteko lubricante eta estaltzaile gisa. Oliak ere sisteman gas molekulak kanporatzen laguntzen du. Dry rotary vane pumpak oli erabili gabe, vanen eta statorren arteko murrizketa eta erosioa gutxitzeko beste material edo gainjartze bat erabiltzen dute.

Rotary vane pumpak 10-3 Torrra arteko vakuumoak sortu ditzakete, 0.5tik 1000 L/sra arteko pumpatzeko abiadurekin.

Piston pumpak

Piston pumpak posizio-desplazamenduko pumpen beste mota bat dira, pistoia bat edo gehiago erabiltzen dituzte gasa silindroen barruan konprimitzeko. Pistoiak silindroen barruan aurrera-atzerreko mugimenduan joaten dira, silindroen amaitzetan gas fluxua kontrolatzeko balor bat dituztela. Pistoia aurrera joan ahala, gasa silindroaren amaitzetik kanpo hedatzen du eta beste amaitzetik gas berria sartzen hasten da. Atzer joan ahala, sarrerako balorra itzten du eta irteerako balorra irekitzen du gas konprimatua kanpo hedatzeko.

Piston pumpak pisua bat edo anitz izan daitezke. Pisua bat dituzten piston pumpak silindro bakarra dituzte pistoia bakoitzeko, pisua anitz dituzten piston pumpak pisoi bakoitzeko seriean konektatutako silindro bi edo gehiago dituzte. Pisua anitz dituzten piston pumpak pisua bat dituztenen baino vakuumo handiagoak sortu ditzakete gasa anitz aldiz konprimituz irteerara eman baino lehen.

Piston pumpak 10-3 Torrra arteko vakuumoak sortu ditzakete, 1tik 1000 L/sra arteko pumpatzeko abiadurekin.

Diafragma pumpak

Diafragma pumpak posizio-desplazamenduko pumpen beste mota bat dira, gasa kamarren barruan konprimitzeko diafram elastikoak erabiltzen dituzte. Diaframa erregiletari lotuta daude, erregileak elektro motor baten edo exzentrikoko kampan batengatik aurrera-atzerreko mugimenduan joaten dira. Diaframa aurrera joan ahala, gasa kamarretik kanpo hedatzen du irteerako balor baten bidez, beste kamarr batetik gas berria sartzen hasten da. Atzer joan ahala, irteerako balorra itzten du eta sarrerako balorra irekitzen du gas fluxua onartzeko.

Diafragma pumpak dry pumpak dira, oli edo beste fluido bat erabili gabe lubrizatzaile eta estaltzaile gisa. Korrosiboak, flamagarriak edo oliek kontamina daitezkeen gas sensitiboak erabiltzeko oso egokiak dira. Edozein orientazioan lan egin dezakete prestazioa aldatu gabe.

Diafragma pumpak 10-3 Torrra arteko vakuumoak sortu ditzakete, 0.1tik 100 L/sra arteko pumpatzeko abiadurekin.

Screw pumpak

Screw pumpak posizio-desplazamenduko pumpen beste mota bat dira, gasa kamarren barruan konprimitzeko bi tornillu intermeshetatzen dituzte. Tornilluak silindro cilindrikoen barruan bir